LED產品壽命難達預期?研究證實頻繁開關加速縮短壽命

2017-07-01 20:55:00
暢想照明
原創
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美國倫斯勒照明研究中心(LRC)對LED系統可靠性做過專門的研究,研究顯示,市場上銷售的一些LED產品在某些應用上與產品規格的內容存在出入。


在這項研究中,該中心測試了從市場上購買的三種類型的LED系統,包括LED A燈、LED MR16燈和LED筒燈,共測試了277種LED產品。那么,Type A LED 燈、LED MR16燈和LED筒燈的測試結果如何呢?


     Type A LED 燈


在測試中,Type A LED 燈都存在致命性的問題(產品不能發光)和參數故障。 與大家普遍的想法相反,開/關切換可以縮短LED系統的壽命。 開/關切換會加速致命性故障,原因是功率循環引起的溫度變化以及相鄰部件之間的熱膨脹系數不匹配給系統造成熱應力。這導致界面材料失效,例如連接LED與電子板的焊接部分和/或驅動器內的部件。有關結果請參見下圖。


黑線代表在增量時間平均溫度下的故障周期

紅線代表在最大工作溫度下的L70故障時間


同時,最大工作溫度會影響流明率和參數失效時間,是因為LED封裝中保持熒光體顆粒的粘合材料的光學透射率降低。這種故障在越高溫度下就越快。此外,較高的工作溫度會降級驅動器中的元件,影響流經LED的驅動器輸出電流,導致流明衰減,從而導致參數故障。


對失效樣品的分析表明,大多數故障是由于LED和電子板之間的焊料故障,小部分是由于驅動器故障。對于測試的Type A燈,致命性故障時間比參數故障時間短。


倫斯勒理工學院照明研究中心收集的數據表明,Type A LED用于臺燈時如果每天使用三個小時,則預計可以持續近九年;用于非IC(絕緣接觸)嵌入式筒燈時,如果每天使用二個小時,則只能用兩年。所有這些預測都比LED產品的額定壽命(產品上說每天使用三個小時,可以使用22年以上)短得多。


     LED MR16燈和LED筒燈


對LED MR16燈進行測試,由于驅動器故障,幾乎所有的燈都失效。與Type A LED燈相類似,致命性故障(產品不能發光)的時間比參數故障時間短。然而,測試LED筒燈時,在測試期間僅觀察到參數故障。


值得指出的是,一些LED系統采用反饋控制電路來檢測LED的溫度,讓設備驅動不足,使其不會超過導致系統故障的某些溫度。這樣的系統在較高的溫度下發出更低的光輸出,這是為了減少系統故障。 在這種情況下,參數故障(即減少光輸出)可能是存在的唯一故障模式。


可能會有其他系統采用反饋控制來改變LED電流以保持恒定的光輸出。在這種情況下,參數故障的因素可能需要考慮增加功率而非流明折舊??梢钥隙ǖ卣f,市場上大多數LED照明系統沒有采用反饋控制,因為這些功能往往會提高產品價格。


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